本實用新型專利涉及實驗儀，尤其涉及一種導電刷傳輸線式的高精度雙輪軸雙游標地軸進動實驗儀。

背景技術：

2012年11月15日申請人申請的“地軸進動原理演示與定量測量實驗儀”實用新型專利，專利號201220603296.2，雖然對原始地軸進動儀進行了改進，但是，由于轉軸采用的是圓球式，橫梁軸與進動軸通過球形全方位活動實現進動，存在進動不穩定等問題，進動效果不佳；于2014年8月6日又實用新型了“輪軸式地軸進動原理演示與定量測量實驗儀”，雖然橫梁軸與進動軸分開克服了前者缺陷，但是，由于采用的是單輪軸，制作出來的進動儀，在試驗過程中，進動經常出現卡住現象，加之游標尺固定在橫梁上，進動初期與末了均會出現不穩定現象，進動角度讀取極不準確等問題；于是2016年4月正在申請中的“一種高精度雙輪軸、雙游標地軸進動演示與定量測量實驗儀”，專利申請號：201610208904.2，克服了如前述缺陷，但仍然存三方面缺陷：其一，雖然采用了雙輪軸，但進動過程仍然會出現不靈活現象；其二，由于橫梁質量較大，若采用固定平衡錘與固定軸，橫梁質量無法減小，進而會影響進動效果；其三，由于電機通電與光電門傳輸采用導線，橫梁進動過程中，經常會出現導線纏繞現象，造成導線損毀以及進動不能持續現象，甚至會影響進動效果。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本實用新型提供一種結構合理，提高進動質量與效果的導電刷傳輸線式的高精度雙輪軸雙游標地軸進動實驗儀。

為實現上述目的，本實用新型采用了以下技術方案：

導電刷傳輸線式的高精度雙輪軸雙游標地軸進動實驗儀，包括：橫梁、橫梁支撐架、空心進動總軸、雙輪軸導電傳輸套、主尺盤與主尺、導線通道、總支撐柱、電控箱和儀器底座；電機固定在橫梁一端，轉盤固定在電機軸上，平衡錘套接于橫梁上；上輪軸和下輪軸分別卡套接于雙輪軸導電傳輸套上下相應位置，導電環A、導電環B和導電環C分別采用兩個絕緣支撐柱上下相間固定在雙輪軸導電傳輸套空心圓臺側壁上，導電環A、導電環B和導電環C下端分別焊接導線并從圓臺側壁眼位穿出進入雙輪軸導電傳輸套空腔中；中心傳輸導電管通過空心進動總軸上柱形空腔體下隔層、上隔層固定在其中心并穿過頂層表面空心螺孔；導電刷A、導電刷B和導電刷C固定在空心進動總軸下錐形空腔體導電刷固定圓臺面并與導電環A、導電環B和導電環C對應的位置上，且導電刷A、導電刷B和導電刷C終端導線引入空心進動總軸下錐形空腔體內；空心進動總軸下錐形空腔體導電刷固定在圓臺面上的導電刷A、導電刷B和導電刷C終端的三根導線分別與空心進動總軸上柱形空腔體中的中心傳輸導電管的三根導線連接，空心進動總軸下錐形空腔體對應螺接至空心進動總軸上柱形空腔體上，橫梁架用空心螺絲套至中心傳輸導電管螺接于空心進動總軸上柱形空腔體上表面，組裝成空心進動總軸；左游標尺和右游標尺的左橫向調節桿和右橫向調節桿分別安裝在相隔180°的空心進動總軸上的左螺孔和右螺孔上，以及安裝左縱向調節桿和右縱向調節桿在左橫向調節桿和右橫向調節桿相應位置，并對應安裝左游標尺和右游標尺。

作為優選：所述導電刷A、導電刷B和導電刷C采用固定空心柱采用鋼性彈簧與活動空心柱連接，電刷固定在活動空心柱前端。

作為優選：所述空心進動總軸安裝在雙輪軸導電傳輸套中，且上輪軸與空心進動總軸的上套卡接，下輪軸與空心進動總軸的下套卡接，導電刷A、導電刷B和導電刷C的三個電刷分別與雙輪軸導電傳輸套內圓臺側壁上導電環A、導電環B和導電環C對應吻合。

作為優選：所述雙輪軸導電傳輸套中的三根導線與進動儀支撐柱內導線通道中的三根導線對應連接，其套接在進動儀支撐柱內，雙軸橫梁轉動軸安裝在輪軸架的橫梁轉動軸上。

本實用新型的有益效果是：

(1)平衡錘采用層片疊加和橫梁采用雙軸孔，根據需要通過平衡錘的減片與加片來調節平衡錘至轉軸間距來改變橫梁整體質量，以減輕橫梁總質量，有利于提高轉動效果；

(2)等大雙輪改造為上大下小的雙輪軸，不但進動穩定，而且提高了進動效果；

(3)采用導電刷為電機供電與信息傳輸，避免了橫梁進動導線纏繞影響，有利于實驗持續進行，同時安全美觀。

附圖說明

圖1實驗儀全圖；

圖2實驗原理圖；

圖3雙軸橫梁；

圖4雙輪軸導電傳輸套；

圖5雙輪軸；

圖6轉動體、導電刷與導電環；

圖7空心進動總軸；

圖8進動總軸上柱形空腔體；

圖9進動總軸下錐形空腔體；

圖10導電刷；

圖11橫梁架；

圖12雙輪軸與供電傳輸套；

圖13雙輪軸、導電系統與雙游標；

圖14層狀平衡錘；

圖15進動儀支撐柱；

圖16游標尺精度；

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型做進一步描述。下述實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。

如圖1所示，為總體結構：1、橫梁(代表地軸)，1-1、平衡錘，1-2、橫梁1軸，1-20、橫梁2軸，1-3、空心橫梁傳輸線出口，1-4、電機，1-5、擋光門，1-50、擋光桿，1-6、電機轉盤(代表地球)，2、橫梁支撐架，2-1、橫梁轉動軸，3、空心進動總軸，3-1、左微尺橫向調節桿，3-2、左微尺豎向調節桿，3-3、左微尺，3-10、右微尺橫向調節桿，3-20、右微尺豎向調節桿，3-30、右微尺，4、雙輪軸導電傳輸套，5、主尺盤與主尺，6、導線通道，7、總支撐柱，8、電控箱，8-1、指示燈，8-2、進動時間顯示熒光屏，8-3、擋光次數顯示熒光屏，8-4、時間顯示開關，8-5、擋光次數顯示開關，8-6、電源開關，9、儀器底座。

如圖4所示，為雙輪軸導電傳輸套：4、雙輪軸導電傳輸套，4-01、空心圓臺側壁，4-1、上輪軸，4-2、下輪軸，4-11、導電環1，4-21、導電環22，4-31、導電環3，4-110、絕緣支撐柱；

如圖7所示，為空心進動總軸。2、橫梁支撐架，2-1、橫梁轉動軸，3、空心進動總軸，3-11、左微尺橫向調節桿螺孔，3-101、右微尺橫向調節桿螺孔，4-3、空心進動總軸導電管下接線柱，6-1、中心傳輸導電管，2-2、空心螺絲，4-101、上輪軸卡凸，4-2、下輪軸卡凸，4-4、空心進動總軸下錐形空腔體，4-301、下隔層，4-302、上隔層，4-303、頂層表面，4-41、導電刷固定圓臺面，4-10、傳輸導電刷，4-20、傳輸導電刷，4-30、傳輸導電刷，6-1、中心傳輸導電管；

如圖10所示，為傳輸導電刷。4-10、導電刷，4-101、終端引線，4-102、導電刷固定端，4-103、彈簧，4-104、固定空心柱，4-105、外套活動空心柱，4-106、電刷；

游標尺上的30格與主尺上的29格對齊，相當于將0.5°(30′)平均分配至游標尺30格中，因此游標尺上每格為1′，即精度為1′。如圖16所示。

本實用新型的結構連接說明：

將電機1-4固定在橫梁(代表地軸)1一端，轉盤(代表地球)1-6固定在電機1-4軸上，平衡錘1-1套接于橫梁1上，如圖3所示；將上輪軸4-1和下輪軸4-2分別卡套接于雙輪軸導電傳輸套4上下相應位置，將導電環A4-11、導電環B4-21、導電環C4-31分別采用兩個絕緣支撐柱4-110上下相間固定在雙輪軸導電傳輸套4空心圓臺側壁4-01上，將導電環A4-11、導電環B4-21、導電環C4-31下端分別焊接導線并從圓臺側壁4-01眼位穿出進入雙輪軸導電傳輸套4空腔中，如圖4所示；將中心傳輸導電管6-1通過空心進動總軸3上柱形空腔體下隔層4-301、上隔層4-302固定在其中心并穿過頂層表面4-303空心螺孔，如圖7所示；將三個導電刷(A4-10、B4-20、C4-30)固定在空心進動總軸3下錐形空腔體4-4導電刷固定圓臺面4-41并與三個導電環(A4-11、B4-21、C4-31)對應的位置上，且三個導電刷(A4-10、B4-20、C4-30)終端導線引入空心進動總軸3下錐形空腔體4-4內，如圖9、10、7、4所示；將空心進動總軸3下錐形空腔體4-4導電刷固定圓臺面4-41上的導電刷(A4-10、B4-20、C4-30)終端的三根導線分別與空心進動總軸3上柱形空腔體4-5中的中心傳輸導電管6-1的三根導線連接，并將空心進動總軸3下錐形空腔體4-4對應螺接至空心進動總軸3上柱形空腔體4-5上，再將橫梁架2用空心螺絲2-2套至中心傳輸導電管6-1螺接于空心進動總軸3上柱形空腔體4-5上表面，組裝成空心進動總軸3，如圖8、9、11、7所示；其中，導電刷(A4-10、B4-20、C4-30)采用固定空心柱4-104、鋼性彈簧4-103與活動空心柱4-105連接，電刷4-106固定在活動空心柱4-105前端，如圖10所示；將空心進動總軸3安裝在雙輪軸導電傳輸套4中，且上輪軸4-1與空心進動總軸3的上套卡接，下輪軸4-2與空心進動總軸3的下套卡接，導電刷(A4-10、B4-20、C4-30)的三個電刷(4-106)分別與雙輪軸導電傳輸套4內圓臺側壁4-01上導電環(A4-11、B4-21、C4-31)對應吻合，如圖7、4、12所示；將左右游標尺(3-3、3-30)的左右橫向調節桿(3-1、3-10)分別安裝在相隔180°的空心進動總軸3上的左右螺孔(3-11、3-101)上，以及安裝左右縱向調節桿(3-2、3-20)在左右橫向調節桿(3-1、3-10)上的相應位置，并對應安裝左右游標尺(3-3、3-30)，如圖13所示；將雙輪軸、導電系統與雙游標組合件(如圖13所示)雙輪軸導電傳輸套(4)中的三根導線與進動儀總支撐柱7內導線通道6中的三根導線對應連接，然后將其套接在進動儀總支撐柱7內，再將雙軸橫梁1轉動軸(根據需要裝1-2或1-20)安裝在輪軸架2的2-1上，如圖13、15、3、1所示。

本實用新型的導電刷傳輸線式的高精度雙輪軸雙游標地軸進動實驗儀的實驗操作說明：

(1)按照進動儀的連接方法把進動儀連接好，將傳輸線接好，如圖1所示；

(2)根據需要增減平衡錘薄片來改變平衡錘質量，沿著橫梁1方向調節平衡錘1-1位置并選擇對應轉動軸(1-2或1-20)，使之電機1-4轉盤1-6方稍微偏重為宜，如圖3、2、1所示；

(3)調節主尺盤5適當高度，調節左右微尺(3-3、3-30)橫向調節桿(3-1、3-10)與豎直調節桿(3-2、3-20)，使之左右微尺(3-3、3-30)的微尺面與主尺盤上的主尺5位于同一平面，且左右微尺(3-3、3-30)圓弧與主尺5內圓弧吻合；

(4)用手壓住橫梁1靠平衡錘1-2一端，使之橫梁1(猶如地球的自轉軸)相對于豎直方向(猶如黃軸)為黃赤夾角，即電機1-4轉盤平面1-6(猶如地球赤道平面)相對于水平面(相當于黃道平面)為黃赤夾角，此時，打開電控箱8開關8-6，電機1-4開始轉動，讀取左右標尺(3-3、3-30)初始讀數(精確到1′)分別為和放開平衡錘1-1端手的同時，按動電控箱8進動時間顯示開關8-4和擋光次數顯示開關8-5；

(5)實驗結束時，按動進動時間顯示開關8-4和記錄電機擋光次數顯示開關8-5，同時讀出橫梁1進動左右游標(3-3、3-30)刻度分別為和并讀出時間顯示熒光屏8-2顯示的時間Δt和擋光次數顯示熒光屏8-3顯示的圈數n；

(6)數據處理：地軸進動角度(以分作為單位)。根據地軸的連續進動規律，按地軸進動一圈應該為360°，轉輪(地球)轉動一圈為一天，一個恒星年為365.2422日(天)，則轉輪(地球)轉動n圈所相當的恒星年數為n/365.2422。設地球進動一周360°所需要的年數x，則

則可以計算出，橫梁(地軸)進動一周所需要的恒星年數為

天文學家已經測試出，地軸進動一周需要26000年，為了驗證該結論的正確性，我們可以通過(2)式的計算結果，來與之相比。